CN209281200U - 一种振动数据实时采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种振动数据实时采集装置，包括依次连接的传感器调理模块、AD转换模块、高速数据传输MCU、数据快速读取模块、ARM数据分析与显示控制模块和分析结果显示模块，其中，所述传感器调理模块包括依次连接的恒流源电路、二阶滤波电路电压跟随电路和信号输出电路。本实用新型可以实现实时采集并分析和wifi传输扁钢线生产线机械设备的振动信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动化技术领域，尤其涉及一种振动数据实时采集装置。
背景技术
在扁钢线生产线上有多种机械设备，它们运行过程中都会产生振动，振动是设备运行状态最明显的体现，也是设备故障分析中最常用的特征指标，对于连续作业的扁钢线生产线来说，因为设备故障造成的非计划停机会带来巨大损失，况且，扁钢生产过程强度大，条件恶劣，人员不便于长时间在生产线边检测，日常的定期点检又不能满足实时性需求，所以研发可以实现扁钢线生产设备振动数据的实时采集装置显得尤为关键。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型针对现有技术存在的问题，提供一种振动数据实时采集装置，可以实现实时采集并分析扁钢线生产线机械设备的振动信号。
技术方案：本实用新型所述的振动数据实时采集装置，包括依次连接的加速度传感器、传感器调理模块、AD转换模块、高速数据传输MCU、数据快速读取模块、ARM 数据分析与显示控制模块和分析结果显示模块，其中，所述传感器调理模块包括依次连接的恒流源电路、二阶滤波电路电压跟随电路和信号输出电路。传感器调理模块用于加速度传感器的供电、过滤干扰信号、保证信号不失真传输。AD转换模块用于将传感器信号转换为电压信号，并实现快速采集。高速数据传输MCU用于快速读取采集数据并将数据快速传输给下个模块。数据快速读取模块为IIC数据总线传输电路用于将MCU 传输的数据快速读取并存入缓存模块。ARM数据分析与显示控制模块用于缓存数据、对原始数据进行时频处理并分析特征值，并将处理分析结果呈现在分析结果显示模块。
可选的，所述装置还可以包括WiFi无线传输模块，所述WiFi无线传输模块与所述显示控制模块连接，用于将设备振动特征值传输到远端网络。
进一步的，所述AD转换模块包括依次连接的限压保护电路、信号放大电路和快速采集电路，所述限压保护电路与所述信号输出电路相连，所述快速采集电路与高速数据传输MCU相连。
进一步的，所述高速数据传输MCU具体为FPGA芯片，采用EPECE10F芯片，引脚足够，处理速度快。
进一步的，所述数据快速读取模块具体为IIC数据总线传输电路。IIC总线接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高，能够满足读取需求。
进一步的，所述ARM数据分析与显示控制模块包括依次连接的数据缓存器、数据时频域处理电路和数据显示控制电路，所述数据缓存器与所述数据快速读取模块相连，所述数据显示控制电路与所述分析结果显示模块相连。数据缓存器为SDRAM快速存储电路，是一种同步动态随机存储器，其内部的命令的发送与数据的传输都以同步时钟为基准，并通过存储阵列的不断刷新来保证存储的数据不丢失，使得存储安全可靠，用于缓存大量待处理数据。数据时频域处理电路基于ARM高速处理性能进行时频域数据处理与分析，数据显示控制电路对显示屏的引脚进行显示数据的读取控制、地址控制。
进一步的，所述分析结果显示模块具体为基于Linux的显示屏。上下两个界面同时显示时域实时数据以及处理后的频域曲线，并显示峰峰值，频率，均方差等特征值，便于清晰直观的显示设备振动特征。
进一步的，所述WiFi无线传输模块包括依次连接的数据转换电路、WiFi配置电路、WiFi传输电路，所述数据转换电路与所述显示控制模块连接。数据转换电路用于将处理后的数据稳定可靠的传输给WiFi传输电路。WiFi配置电路可根据使用环境的变化实时更新配对IP和端口信息。WiFi传输电路用于将振动特征值数据传输到远端网络。
有益效果：本实用新型与现有技术相比，其显著优点是：本实用新型可以解决钢线的振动数据实时采集及分析并实现WiFi实时传输，可以及时检测、分析钢线上各设备的运行状态，并通过WiFi无线传输到远程网络端，实现实时可视化。
附图说明
图1是本实用新型的一个实施例的电路图；
图2是图1中传感器调理模块的电路图；
图3是图1中AD转换模块的电路图；
图4是图1中数据快速读取模块的电路图；
图5是图1中ARM数据分析与显示控制模块的电路图；
图6是图1中WiFi无线传输模块的电路图。
具体实施方式
本实施例提供了一种振动数据实时采集装置，如图1所示，包括加速度传感器、传感器调理模块1、AD转换模块2、高速数据传输MCU3、数据快速读取模块4、ARM 数据分析与显示控制模块5、分析结果显示模块6和WiFi无线传输模块7，其中，加速度传感器、传感器调理模块1、AD转换模块2、高速数据传输MCU3、数据快速读取模块4、ARM数据分析与显示控制模块5、分析结果显示模块6依次连接，WiFi无线传输模块7与显示控制模块5连接。
如图1和图2所示，传感器调理模块1包括依次连接的恒流源电路11、二阶滤波电路12电压跟随电路13和信号输出电路14，用于加速度传感器的供电、过滤干扰信号、保证信号不失真传输。其中，恒流源电路11采用芯片LM334,二阶滤波电路12采用OP07芯片与两组并联的RC组成，其中RC为电容与电阻串联电路。电压跟随电路13 由OP07芯片直接将放大端接到输出端。信号输出电路14采用LM324芯片。恒流源电路可提供4-20mA的电流，二阶滤波电路可以过滤掉尖端干扰信号，电压跟随电路用于保证信号不失真，信号输出电路用于将处理后的振动信号传输给AD转换模块。
如图1和图3所示，AD转换模块2包括依次连接的限压保护电路21、信号放大电路22和快速采集电路23，用于将传感器信号转换为电压信号，并实现快速采集。其中，限压保护电路21采用REF198与OPA350芯片组成，信号放大电路22采用LM358芯片，快速采集电路23采用AD9226芯片。
如图1所示，高速数据传输MCU3用于快速读取采集数据并将数据快速传输给下个模块，具体为EP4CE10F芯片。
如图1和图4所示，数据快速读取模块4具体为IIC数据总线传输电路，用于将 MCU传输的数据快速读取并存入缓存器，采用M25P64芯片，具体连接如图4所示。
如图1和图5所示，ARM数据分析与显示控制模块5包括依次连接的数据缓存器 51、数据时频域处理电路52和数据显示控制电路53，用于缓存数据、对原始数据进行时频处理并分析特征值，并将处理分析结果呈现在分析结果显示模块6，分析结果显示模块6具体为基于Linux的显示屏。其中，数据缓存器51采用K4S511632芯片，数据时频域处理电路52采用STM32F108芯片，数据显示控制电路53由LCD端口控制端子与STM32F108芯片共同实现显示控制。
如图1和图6所示，WiFi无线传输模块7包括依次连接的数据转换电路71、WiFi 配置电路72、WiFi传输电路73，用于将设备振动特征值传输到远端网络。其中，数据转换电路71采用SP3232芯片，WiFi配置电路72采用10K阻值的复位开关两只起提示作用的LED发光二极管两只以及SP3232芯片，WiFi传输电路采用RM04模块。
以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种振动数据实时采集装置，其特征在于：包括依次连接的加速度传感器、传感器调理模块(1)、AD转换模块(2)、高速数据传输MCU(3)、数据快速读取模块(4)、ARM数据分析与显示控制模块(5)和分析结果显示模块(6)，其中，所述传感器调理模块(1)包括依次连接的恒流源电路(11)、二阶滤波电路(12)电压跟随电路(13)和信号输出电路(14)。
2.根据权利要求1所述的振动数据实时采集装置，其特征在于：所述装置还包括WiFi无线传输模块(7)，所述WiFi无线传输模块(7)与所述显示控制模块(5)连接。
3.根据权利要求1所述的振动数据实时采集装置，其特征在于：所述AD转换模块(2)包括依次连接的限压保护电路(21)、信号放大电路(22)和快速采集电路(23)，所述限压保护电路(21)与所述信号输出电路(14)相连，所述快速采集电路(23)与高速数据传输MCU(3)相连。
4.根据权利要求1所述的振动数据实时采集装置，其特征在于：所述高速数据传输MCU(3)具体为FPGA芯片。
5.根据权利要求1所述的振动数据实时采集装置，其特征在于：所述数据快速读取模块(4)具体为IIC数据总线传输电路。
6.根据权利要求1所述的振动数据实时采集装置，其特征在于：所述ARM数据分析与显示控制模块(5)包括依次连接的数据缓存器(51)、数据时频域处理电路(52)和数据显示控制电路(53)，所述数据缓存器(51)与所述数据快速读取模块(4)相连，所述数据显示控制电路(53)与所述分析结果显示模块(6)相连。
7.根据权利要求1所述的振动数据实时采集装置，其特征在于：所述分析结果显示模块(6)具体为基于Linux的显示屏。
8.根据权利要求2所述的振动数据实时采集装置，其特征在于：所述WiFi无线传输模块(7)包括依次连接的数据转换电路(71)、WiFi配置电路(72)、WiFi传输电路(73)，所述数据转换电路(71)与所述显示控制模块(5)连接。
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2018
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